[發(fā)明專利]基于Laguerre結(jié)構(gòu)的多項式自適應有源噪聲對消方法

有效

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• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102724152A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 趙海全;曾祥萍;喻翌
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種基于Laguerre結(jié)構(gòu)的多項式自適應有源噪聲對消方法，用于噪聲、碼間串擾以及非線性畸變的消除，具有良好的抗噪聲性能。

背景技術(shù)

近年來，隨著現(xiàn)代信號處理理論的發(fā)展，各種非線性技術(shù)已經(jīng)成功的廣泛應用于存在著非平穩(wěn)信號、非高斯噪聲及非線性干擾的擴頻通信、系統(tǒng)辨識、噪聲控制、圖像處理和混沌預測等非線性信號處理領域，因此，非線性信號處理技術(shù)受到國內(nèi)外信號處理研究人員的越來越多的關注，同時也是現(xiàn)代信號處理理論中一個重要研究方向。研究表明：在非線性、非高斯或高斯背景下的最優(yōu)濾波是非線性的。非線性自適應濾波器常具有比線性自適應濾波器更好的性能，并且由于其本質(zhì)上的非線性特性，能夠克服線性自適應濾波器在探究非線性信號的高階統(tǒng)計冗于性方面能力和逼近非線性函數(shù)能力的限制，顯示出其良好的非線性處理能力。現(xiàn)有的非線性濾波技術(shù)中，常見的如下兩種方法：

(1)基于神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性自適應濾波器。

由于神經(jīng)網(wǎng)絡能夠以任意精度逼近非線性函數(shù)，并且具有自適應能力，因此，各種神經(jīng)網(wǎng)絡已經(jīng)成功地應用在自適應有源噪聲對消系統(tǒng)中。參考文獻[1]“Recurrent?radial?basis?function?networks?for?adaptive?noise?cancellation”(S.A.Billings，C.F.Fung，Neural?Networks[J]，vol.8，No.2，pp.273-290，1995)利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡的反饋結(jié)構(gòu)構(gòu)造了遞歸徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡自適應對消器，通過基于混合K-均值聚類的梯度算法對其進行訓練。參考文獻[2]“神經(jīng)網(wǎng)絡自適應有源噪聲對消器”(莫瑋，蔣洪睿，謝維信，信號處理[J]，Vol.16，No.3，pp.286-289，2000)研究了RNN自適應濾波器組成的有源噪聲對消器，采用具有類IIR屬性的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(RNN)，并通過RTRL算法對濾波系數(shù)進行調(diào)整，因此，在對消系統(tǒng)中只需較少的輸入長度即可達到較好的抗噪效果。但是，由于神經(jīng)網(wǎng)絡本身故有的結(jié)構(gòu)復雜、參數(shù)空間過大以及參數(shù)的初始化需謹慎等缺點，限制了其在有源噪聲對消系統(tǒng)中實用化；而且由于IIR結(jié)構(gòu)本身固有不穩(wěn)定的缺陷，致使系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以保證。

(2)基于多項式的非線性自適應濾波器。

Volterra濾波器是非線性自適應濾波理論中一個重要的研究方向，由于其輸出線性依賴于濾波器本身系數(shù)，從而使Volterra濾波器與其核矢量具有線性關系，便于分析線性系統(tǒng)；同時，Volterra濾波器存在大量的非線性耦合項，因此使基于截斷Volterra模型的非線性技術(shù)能夠有效的處理非線性噪聲問題。然而，隨著Volterra濾波器的階數(shù)或記憶單元m增大，致使其權(quán)系數(shù)按冪次快速增加，相應所需的計算次數(shù)亦成冪次快速增加，這將限制其在有源噪聲對消系統(tǒng)中實用化應用。參考文獻[3]“基于Sigmoid函數(shù)的Volterra自適應有源噪聲對消器”(張家樹，肖先賜，電子與信息學報，Vol.24，No.4，pp.461-466，2002)采用Volterra的乘積耦合近似結(jié)構(gòu)，構(gòu)造了一種低復雜度的非線性自適應對消器。參考文獻[4]“一種改進的Volterra自適應噪聲對消器”(張秀梅，趙知勁，尚俊娜，電訊技術(shù)，Vol.34，No.2，pp.77-81，2010)利用Sigmoid函數(shù)對背景噪聲進行預處理，改進了上述Volterra的近似結(jié)構(gòu)，并用它構(gòu)造了非線性自適應噪聲對消器，具有較好的抗噪性能，但是其系統(tǒng)的穩(wěn)定性不能夠保證，而且為了得到較好的性能，增加其輸入信號的長度，然而這將導致計算復雜度的增加。

綜上所述，由于存在計算復雜及系統(tǒng)穩(wěn)定性不能夠保證等缺點，將限制上述的非線性自適應濾波器在有源噪聲對消系統(tǒng)中實用化應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種基于Laguerre結(jié)構(gòu)的多項式白適應有源噪聲對消方法，該方法穩(wěn)定性好、收斂速度快，計算復雜度低，硬件實現(xiàn)容易。

本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是，一種基于Laguerre結(jié)構(gòu)的多項式白適應有源噪聲對消方法，其步驟如下：

(1)：參考噪聲源的產(chǎn)生

將取值在[-1，1]區(qū)間且方差σ²＝3的白噪聲，作為對含有用信號s(n)和噪聲v(n)的接收信號d(n)進行噪聲對消用的參考噪聲源r(n)，其中n為時刻；

(2)：基于Laguerre延遲節(jié)點的輸出信號矢量的計算

將參考噪聲源r(n)通過Laguerre延遲節(jié)點得到m個延遲輸出信號分量u_k(n)，0≤k≤m-1；